Где то на форуме уже было разрисовано. Если расположить лопасти параллельно оси вращения то конечно стартовый момент получится больше и вся сила будет направлена в сторону вращения вала, но как только винт начнет вращаться поток будет набегать уже совсем не параллельно лопасти а "сверху". И чем быстрее будет крутится винт тем меньше будет подъемная сила (угол набегания потока станет отрицательным). И очень быстро вместо разгона лопасти начнут тормозить, разгон прекратится.
Предположим винт крутится с быстроходностью 5 (концы лопастей двигаются в 5 раз быстрее скорости ветра). Тогда если смотреть относительно кончика лопасти: вектор скорости ветра идет параллельно оси вращения, а вектор скорости набегания потока воздуха просто за счет вращения перпендикулярно оси вращения и направлен против вращения да еще и в 5 раз больше. И эти вектора нужно сложить. Угол вектора суммарного набегания на лопасть будет арктангенс от отношения модулей векторов. То есть для быстроходности 5 получаем arctg(1/5)=11,3 градуса от плоскости вращения. Значит хорду лопасти нужно расположить между нулем и 11 градусами, да еще и так чтоб вектор подъемной силы давал максимальную проекцию в направлении вращения винта ветрогенератора. Как видно выбор угла не велик, и направить всю силу в сторону вращения невозможно (а мы еще и силу лобового сопротивления не учитывали).
Дальше скорость набегания на кончик лопасти например при ветре 5 м/с и быстроходности 5 по теореме Пифагора корень_квадратный(5*5+25*25)=25,5 м/с - намного больше скорости ветра и подъемная сила будет намного больше чем от простого набегания ветра на лопасть.
А проекция вектора подъемной силы вдоль оси вращения это "побочный продукт".
Когда винт крутится с текущей быстроходностью больше или меньше расчетной (недогружен или перегружен) то "полезная" проекция силы будет меньше максимальной (если бы винт крутился на запланированной быстроходности) и КИЭВ будет меньше.
Не нашел я сходу где это было расписано и разрисовано. То что расписал это очень вкратце и не учтены некоторые моменты (то что поток ветра слегка замедляется перед винтом и угол получается еще меньше; подъемная сила направлена не перпендикулярно хорде крыла, а "завалена" назад за счет лобового сопротивления ...).
Так что сила вдоль оси вращения это неизбежное зло и плата за высокий КИЭВ.
|